Washburn Hot Springs

Washburn Hot Springs


Probenentnahme an der Quelle WS0
Lage
Land oder RegionPark County, Wyoming, USA
Koordinaten44° 45′ 58″ N, 110° 25′ 47″ W
Höhe2.514 m
Geologie
QuelltypThermalquellen
Hydrologie
FlusssystemMississippi River
VorfluterSulphur Creek → Yellowstone River → Missouri River → Mississippi River → Golf von Mexiko

Koordinaten: 44° 45′ 57,8″ N, 110° 25′ 46,7″ W

Die Einzelquellen WS0, WS1 und WS3 (Punkt: Ort der Probenentnahme). Dazu jeweils die Anteile der einzelnen Archaeen-Taxa; bei WS0 aus drei Tiefen (in cm).

Washburn Hot Springs (mit Akronym WB, WS oder WHS) ist ein ca. 2514 m hoch gelegenes Feld von heißen Quellen und stark säurehaltigen Schlammtöpfen im Yellow­stone-National­park. Es liegt in den Washburn Meadows nordwestlich oberhalb vom Yellowstone River und 3,5 km südlich unterhalb des Mount Washburn, dem höchsten Punkt in der Umgebung. Das Gebiet entwässert u. a. über den Sulphur Creek (mit einem Haupt- und einem etwas südlicher gelegenen Südarm) in den Yellowstone River (im Abschnitt Seven Mile Hole).[1][2][3][4]

Benannt sind diese Örtlichkeiten nach Henry Dana Washburn, dem Leiter der ersten systematischen Expedition in das Yellowstone-Gebiet.[5] Die Mitglieder der Washburn-Expedition von 1870 nannten dieses Gebiet Hell-Broth Springs ‚Höllenbrutquellen‘ wegen infernalischem Gestank und Geräuschkulisse (infernal looking smelling and sounding place). In Anlehnung an die höllische Nomenklatur wurden einzelne Thermalquellen in diesem Gebiet später als Devil's Cauldron ‚Teufelskessel‘ und Devil's Ink Pot ‚Teufelstintentopf‘ bezeichnet (Tom Carter).[3]

Einen guten Überblick über das Gelände hat man vom ca. 2612 m hoch in einer Kurve an der Grand Loop Road im Abschnitt Washburn Range gelegenen Parkplatz Washburn Hot Springs Overlook, wo es auch Informationstafeln gibt.[6][7] Das Gebiet ist fast vollständig von Nadelwald bedeckt, aber kahle Stellen zeigen vom Overlook aus die heißen Quellen, wo überhitztes Wasser entlang der Bruchlinien der Caldera hochkocht.[7] Durch den unteren Teil des Gebiets führt ein Fußweg (Sevenmile Hole Trail), ein weiterer kommt aus der Richtung des Mount Washburn herunter (Mount Washburn Spur Trail).[2]

Zu den Quellen gehören neben den eigentlichen Washburn Hot Springs – darunter die Einzelquellen WS0, WS1 und WS3 – die etwas weiter unten gelegene Inkpot Spring.[2]

Klima

Das Klima ist boreal. Die Durchschnittstemperatur beträgt −1 °C, der wärmste Monat ist der Juli mit 15 °C, der kälteste der Dezember mit −15 °C. Die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge beträgt 439 mm, der feuchteste Monat ist der Mai mit 70 mm Regen, der trockenste der Februar mit 24 mm.[8][9]

Chemische Beschaffenheit

Der Austritt von Schwefel bzw. Schwefelverbindungen ist bereits aus der Bezeichnung „Sulfur Creek“ ersichtlich und wird durch die olfaktorische Wahrnehmung der Washburn-Expedition[3] wie auch von Besuchern[10] dokumentiert. Die Schlammtöpfe sind bekannt dafür, dass sie stark säurehaltig sind.[3] Außerdem wurden im Komplex der Washburn Hot Springs die höchsten natürlich vorkommenden Konzentrationen von Ammonium(NH4+) gemessen, nämlich 14,9 bis 42,7 mmol/ℓ (mᴍ) Ammonium-Stickstoff (Gooch & Whitfield 1888; Ball et al. 1998, im Washburn neutral inkpot).[4]

Mikrobielle Gemeinschaft

Die Beschreibung der mikrobiellen Gemeinschaft in den Washburn Hot Springs ist auf Archaeen als Spezialisten für derartig extreme Lebensbedingungen fokussiert.

Luke McKay et al. haben, wie 2017 veröffentlicht, die mikrobielle Gemeinschaft der Archaeen in einigen Einzelquellen der Washburn Hot Springs untersucht. Zuvor war bekannt geworden, dass das Markergen mrcA für den anaeroben Methanzyklus (englisch anaerobic methane cycling) in Archaeen weiter verbreitet ist als zuvor angenommen. Der Fokus der Studie war daher zu prüfen, wie weit diese bei Bathyarchaeota und Verstraetearchaeota vorkommenden Gene in verschiedenen Habitaten verbreitet sind. Dazu wurden geochemisch unterschiedliche, aber vermutlich methanogene Regionen des Yellowstone Nationalparks untersucht, darunter das Heart Lake Geyser Basin (HL) und die Washburn Hot Springs. Tatsächlich wurden zwei tief verzweigte mcrA-Kladen der Bathyarchaeota bzw. ihrer Verwandtschaft identifiziert. Bathyarchaeota waren in WS0 dominierend, während in WS1 und WS3 verschiedene Familien der Thermoprotei („Crenarchaeota“) vorherrschten. Daneben gab es verschiedentlich auch Hinweise auf Korarchaeia („Korarchaeota“), Nitrososphaeria_A („Caldarchaeales“, „Augarchaeota“) und Methanobacteriati („Euryarchaeida“). Methanomethylicia („Verstraetearchaeota“) wurden dagegen mit ihren mcrA-Sequenzen recht häufig in der Heart-Lake-Quelle HL11, neben Methanomethylicia („Thaumarchaeota“).[11]

Insbesondere wurde „Ca Methanodesulfokora washburnensis“ [früher „Ca. Methanodesulfokores washburnensis“],[12][13] (Korarchaeia) erstmals als potenzieller Methanbildner per Metagenomik, d. h. durch MAGs (metagenome-assembled genomes) aus den Washburn Hot Springs identifiziert.[14][15][16] Neben diesem Referenzstamm MDKW wurde der Stamm LCB3 auch im Lower Culex Basin gefunden.[17]

Zur Methanobacteriati-Familie Archaeoglobaceae gehört „Ca.Methanomixotrophus dualis“ [früher „Ca. Methanomixophus dualitatem“] (Stamm [WYZ-]LMO3 alias LM03 und [WYZ-]LMO1).[18][19]

Darüber lässt eine Untersuchung des neutralen Washburn Inkpots auf aktive mikrobielle Gemeinschaften schließen, die das dort reichlich vorkommende Ammonium oxidieren. Nitrat (NO3–) wurde nicht festgestellt, es wird angenommen, dass die Mikrobiellen Gemeinschaften in den Abflüssen Nitrat zu Distickstoffgas (N2) reduzieren. Eventuelles zu Nitrat oxidierte Ammonium könnte somit schnell oxidiert werden.[4]

Einzelnachweise

  1. ↑ Washburn Hot Springs. Auf Mapcarta (de).
  2. ↑ a b c Washburn Hot Springs. Auf GeoNames. Dazu:
  3. ↑ a b c d Seven Mile Hole-Washburn Hot Springs (Route). Auf: Hiking Project.
  4. ↑ a b c JoAnn M. Holloway, Richard L. Smith, Darrell Kirk Nordstrom: Nitrogen transformations in hot spring runoff, Yellowstone National Park, USA. Auf: Conference: 11th International Symposium on Water-Rock InteractionVolume: WRI-11, Januar 2004; ResearchGate:236876888 (englisch). Siehe insbes. Fig. 1: Yellowstone National Park, showing locations for Nymph Creek and Washburn Hot Springs.
  5. ↑ Hiram Martin Chittenden: The Yellowstone Park-Historical and Descriptive. Stewart and Kidd Company Publishers, Cincinnati, OH 1918, S. 65 (englisch).
  6. ↑ Grand Canyon of the Yellowstone, Park County, Wyoming, USA. Auf MinDat. Dazu:
  7. ↑ a b Washburn Hot Springs Overlook: Viewpoint of Caldera Rim. Mit Topographischer Karte. Natural Atlas (natralatlas.com).
  8. ↑ M. C. Peel, B. L. Finlayson, T. A. McMahon: Updated world map of the Köppen-Geiger climate classification. In: European Geosciences Union (EGU): Hydrology and Earth System Sciences, Band 11, Nr. 5, 11. Oktober 2007, S. 1633–1644; doi:10.5194/hess-11-1633-2007 (englisch).
  9. ↑ NASA Earth Observations (NEO), abgefragt am 30. Januar 2016 (englisch).
  10. ↑ Katherine Hanson: Ink Pots From Hell – Washburn Hot Springs. Ein Reisebericht mit Bildern. Auf: watchingforrocks.com (WFR).
  11. ↑ Luke J. McKay, Roland Hatzenpichler, William P. Inskeep, Matthew W. Fields: Occurrence and expression of novel methyl-coenzyme M reductase gene (mcrA) variants in hot spring sediments. In: Scientific Reports, Band 7, Nr. 7252, 3. August 2017; doi:10.1038/s41598-017-07354-x (englisch).
  12. ↑ Species "Candidatus Methanodesulfokora washburnensis" corrig. McKay et al. 2019.
  13. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Candidatus Methanodesulfokora washburnensis (species).
  14. ↑ Guillaume Borrel, Panagiotis S. Adam, Luke J. McKay, Lin-Xing Chen, Isabel Natalia Sierra-García, Christian M. K. Sieber, Quentin Letourneur, Amine Ghozlane, Gary L. Andersen, Wen-Jun Li, Steven J. Hallam, Gerard Muyzer, Valéria Maia de Oliveira, William P. Inskeep, Jillian F. Banfield, Simonetta Gribaldo: Wide diversity of methane and short-chain alkane metabolisms in uncultured archaea. In: Natur Microbiology, Band 4, 4. März 2019, S. 603–613; doi:10.1038/s41564-019-0363-3, PMC 6453112 (freier Volltext), PMID 30833729 (englisch).
  15. ↑ Yinzhao Wang, Gunter Wegener, Jialin Hou, Fengping Wang, Xiang Xiao: Expanding anaerobic alkane metabolism in the domain of Archaea. In: Nature Microbiology, Band 4, 4. März 2019, S. 595–602; doi:10.1038/s41564-019-0364-2, PMID 30833728 (englisch).
  16. ↑ Luke J. McKay, Mensur Dlakić, Matthew W. Fields, Tom O. Delmont, A. Murat Eren, Zackary J. Jay, Korinne B. Klingelsmith, Douglas B. Rusch, William P. Inskeep: Co-occurring genomic capacity for anaerobic methane and dissimilatory sulfur metabolisms discovered in the Korarchaeota. In: Nature Microbiology, Band 4, 4. März 2019, S. 614–622; doi:10.1038/s41564-019-0362-4, PMID 30833730 (englisch).
  17. ↑ Viola Krukenberg, Anthony J. Kohtz, Zackary J. Jay, Roland Hatzenpichler: Methyl-reducing methanogenesis by a thermophilic culture of Korarchaeia. In: Nature, Band 632, 24. Juli 2024, S. 1131–1136; doi:10.1038/s41586-024-07829-8, ResearchGate:382524732 (englisch).
  18. ↑ Yi-Fan Liu, Jing Chen, Livia S. Zaramela, Li-Ying Wang, Serge Maurice Mbadinga, Zhao-Wei Hou, Xiao-Lin Wu, Ji-Dong Gu, Karsten Zengler, Bo-Zhong Mu: Genomic and Transcriptomic Evidence Supports Methane Metabolism in Archaeoglobi. In: ASM Journals: mSystems, Band 5, Nr. 2, 17. März 2020; doi:10.1128/mSystems.00651-19, PMC 7380581 (freier Volltext), PMID 32184369 (englisch).
  19. ↑ LPSN: Species "Candidatus Methanomixotrophus dualis" corrig. Liu et al. 2020.

Auf dieser Seite verwendete Medien

41598 2017 7354 Fig1-WS-v2.jpg
Autor/Urheber: Luke J. McKay, Roland Hatzenpichler, William P. Inskeep, Matthew W. Fields, Lizenz: CC BY 4.0
16S rRNA gene diversity of Archaea in Washburn Hot Springs (WS) sediments of Yellowstone National Park (YNP). Taxonomic groupings of archaeal OTUs representing >0.1% of the sequences recovered from WS. At one spring —WS0—a sediment push core was sectioned in three layers for separate microbial analysis, and the sediment depth in cm is labeled on each respective section of the circle chart with the deepest section closest to the center. Photographs are adjacent to diversity charts, and white circles indicate the location of sampling. Taxonomy is grouped by phylum and the next highest resolution taxonomic group possible is listed beneath the phylum as a separate color (c = class; o = order; f = family; g = genus). For Bathyarchaeota, MCG subgroups are listed according to classifications by Kubo and Lloyd et al. (2012) and Lazar et al. (2015), except for MCG-20, which is proposed in this study. The map in this figure was obtained from the public domain national park maps available from the US National Park Service (https://www.nps.gov/hfc/carto/PDF/YELLmap2.pdf; licensing: https://www.nps.gov/hfc/carto/data-sources.cfm) and simplified with Adobe Illustrator CC 2015 (Adobe Systems; www.adobe.com/illustrator).
43705 2022 175 Fig2l HTML.jpg
Autor/Urheber: Anthony J. Kohtz, Zackary J. Jay, Mackenzie M. Lynes, Viola Krukenberg, Roland Hatzenpichler, Lizenz: CC BY-SA 4.0
North American sites from where Culexarchaeia MAGs were recovered and where 16S rRNA gene sequences have been detected. Marine species (from Guaymas Basin) belong to family Culexmicrobiaceae, terrestrial species (from Yellowstone National Park, Washburn Hot Spring, and Jinze Spring, China) belong to family Culexarchaeaceae. Locations: 1, Geyser Creek Basin; 2, Obsidian Pool; 3, Buffalo Pool; 4 Smoke Jumper; 5, Sandy's Spring East; 6, Little Hot Creek; 7, Jinze Hot Spring, Yunnan; 8, Tikitere geothermal area, New Zealand South Island; 9, Guaymas Basin Sediment
41598 2017 7354 FigS3 WS0.jpg
Autor/Urheber: Luke J. McKay, Roland Hatzenpichler, William P. Inskeep, Matthew W. Fields, Lizenz: CC BY 4.0
Sediment coring at sample site Washburn Hot Springs WS0, Yellowstone National Park